Temp Regelung mit SFB 41

mitchih

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Hallo Leute,
ich habe eine kleine Frage an die richtigen Cracks unter euch.

Ich habe einen ziemlich beschissenen Regelkreis, denn ich optimieren soll.

Folgender Aufbau:

Zu regelnde Größe: Temperatur eines Mediums (Stahl)

Eine Heizung regelt die Vorlauftemperatur des Wassers. 95°-105°
eigenständige Regelung über die Heizung mit 2 Punkt Regler

Mit diesem Wasser wird nun über einen Stellantrieb ein Wärmetauscher versorgt. Durch diesen wird über einen ventilator Luft in die Heizkammer geblasen die das Medium Warenträger aus ALU mit dünnen Stahlblechen erwärmt.

Erst wenn die Bleche an allen 5 Stellen warm genug sind gelten sie als aufgeheizt.

Gemessen werden neben der Temperatur der Bleche an 5 Stellen
die Wassertemperatur im Vorlauf und Rücklauf
Die Zulufttemperatur der Kammer sowie die Abluft.

Bis heute hat dieses Prinzip nie funktioniert aus folgenden Gründen:

1. Es wurde die KammerTemperatur geregelt.
D.h. um eine zügige Aufheizung zu ermöglichen wurde die Kammer immer ca. 10-12° heißer gemacht wie die Solltemp. der Bleche. Problem bei zu langer Standzeit der Bleche in der Kammer z.B. bei Störungen etc. werden diese zu heiß.

2. Der Stellmotor braucht ca. 60s um auf bzw. zu zu fahren.

Heute habe ich bereits folgendes optimiert:

Ich nehme nun als Sollwert die temperatur die die Bleche haben sollen, damit sie aufgeheizt sind.

Als Istwert dann den Wert der 5 Blech Temp. Sensoren welcher gerade am niedrigsten ist.

Erfolg: Die Regelung ist jetzt viel schneller, da ich nun anstatt mit Rückluft aus der Kammer nun mit der Blechtemp. Regle. Dadurch steigt die Rückluft auf ca. 60°

Nachteil: Ich habe natürlich ein großes Überschwingen der Temperatur da mein regler erst nach dem überschreiten des Sollwertes anfängt die Stellgröße zu verringern, dadurch ist die Wasserzufuhr erst nach ca. 60s geschlossen und dann habe ich noch die Restwärme in der Kammer.

Mein Ziel: Der Regler soll schon vor dem erreichen der Zieltemp. seinen StellWert verringern.

Folgende Parameter habe ich derzeit eingestellt:

P: 1,5
I: 2s
I int Aus
I init größe in % = 0
D: aus

Wie muss ich die Reglerparameter ungefähr einstellen?? um ein besseres Ergebnis zu bekommen??

Also: Ein wenig Überschwingen ist nicht tragisch

Ich bin Regelungstechnik Neuling. Daher habe ich noch ein paar zusätzliche Fragen:
Was bewirkt der I init und die % Angabe.

Wenn ich den D-Anteil einschalte was kann ich damit erreichen???

Danke für eure Hilfe
mfg
mitchih
Messwerterfassung: Wass
 
Hi

P: 1,5
I: 2s
I int Aus
I init größe in % = 0
D: aus
Du werwendest einen PI-Regler ! ! !

I = 2 Sekunden ist ganz schön kurz.

Mach doch mal einen Test.
Schalte den I-Anteil aus, verwende nur einen P-Regler.
(P-Regler hat bleibende Regeldiverenz)

Jetzt dürfte er eigentlich NICHT mehr überschwingen.

Gib hier im Forum ein Feedback.
 
Überschwingen

Also,
danke für die raschen Antworten:

so wie ich das sehe muss ich ca. folgendes einstellen:

P-Anteil auf 1 oder kleiner

und die Integrationszeit größer nur wie groß??

Ich würde ja vermuten ich muss die 60s des Reglers + die Trägheit durch das Wasser etc.. nehmen.

Liege ich da in etwa richtig??

Zum Überschwingen:

Also das Überschwingen ist wohl eher bauart bedingt. Durch die lange Zeit bis die Wärme des Tauschers verbraucht und die Luft wieder abgekühlt ist habe ich automatisch ein "Überschwingen"

Wenn ich jetzt einen reinen P-Regler nehme werde ich damit wahrscheinlich eher schlechter fahren:

1. Durch die bleibende Regeldifferenz bekomme bekomme ich eine geringere Temperatur nach längerer Zeit aufgrund der Differenz ist sie ja kleiner als die Solltemp. Somit kann dann meine Temperatur dann nie wieder erreicht werden.

Ich habe leider keine Möglichkeit die Anlage komplett außer Betrieb zu setzen um die Sprungantwort aufzunehmen, daher hätte ich gerne gewusst ob ihr mit ein paar "Erfahrungswerten dienen könnt.

Danke
mitchih
 
Wie kann ich die Regelgüte meiner Regelung durch empirisches Nachoptimieren verbessern?

Istwert1: Der Istwert nähert sich sehr schnell dem Sollwert an und schwingt stark über. Danach gibt es einen deutlichen Unterschwinger und der Istwert nähert sich in einer abschwächenden Wellenbewegung dem Sollwert an. Für ein optimales Reglerverhalten ist der Regler zu aggressiv eingestellt. Dies kann auf einen zu großen Verstärkungsfaktor und/oder auf eine zu geringe Integrationszeit zurückzuführen sein. Zuerst sollte der Verstärkungsfaktor verringert werden bis eine Besserung eintritt. Danach sollte die Integrationszeit vergrößert werden. Dieses sollte so oft nacheinander gemacht werden bis sich ein besseres Ergebnis eingestellt hat.

Gruß Kai
 
Zuletzt bearbeitet:
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Hi

Also das Überschwingen ist wohl eher bauart bedingt. Durch die lange Zeit bis die Wärme des Tauschers verbraucht und die Luft wieder abgekühlt ist habe ich automatisch ein "Überschwingen"
Mach doch mal den Test.
Gelingt es dir, mit nur einen P-Regler eine Regelung zu machen,
der NICHT schwingt, so lässt sich eine PI/PID-Regler einstellen.



Nachteil: Ich habe natürlich ein großes Überschwingen der Temperatur da mein regler erst nach dem überschreiten des Sollwertes anfängt die Stellgröße zu verringern, dadurch ist die Wasserzufuhr erst nach ca. 60s geschlossen und dann habe ich noch die Restwärme in der Kammer.
Dem kann der D-Anteil entgegenwirken.




Doch erst mal "Kleine Schritte" bevor du läufst".
(Test des P-Reglers)




P-Anteil auf 1 oder kleiner
Nur P-Regler.

Fang doch mal mit 1 an.
Erhöhe bis der P-Regler das schwingen anfängt.


Das lässt sich nicht so "Flott" eklären.


Nimm diesen Link, und verwende

http://techni.tachemie.uni-leipzig.de/reg/regeintn.html


und verwende: "Schwingungsverfahren nach Ziegler/Nichols"


Normalerweise problemlose Optimierung, wenn die Stellglieder mitmachen.


Naturlich hier wieder ein Feedback :ROFLMAO:
 
Also ich habe auch schon einige Regler eingestellt und halte dein I für viel zu klein. Der Stellmotor hat 60s Stellzeit, also würde ich erst mal P auf 0,5 und I auf 60s stellen. Damit ist deine Regelung sicher nicht mehr so schnell aber wesentlich genauer im Temperaturband. Ich weiß ja nicht was wichtiger ist ( Zeit oder Temp.band ), also musst du dich an einen Kompromiss rantasten.

Gruß Wilhelm
 
Werden denn die Teile immer wieder neu aufgeheizt, z.B. wenn neue Teile reinkommen oder so.
Ich hab bei den Extrudern die Heizungen von Hand auf 100% stehen, bis dies Temperaturen 80% vom Sollwert erreichen. Erst dann schalte ich den Regler zu, dadurch kann ich den Regler viel genauer einstellen, und das überschwingen tritt nicht mehr auf.
 
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Werden denn die Teile immer wieder neu aufgeheizt, z.B. wenn neue Teile reinkommen oder so.
Ich hab bei den Extrudern die Heizungen von Hand auf 100% stehen, bis dies Temperaturen 80% vom Sollwert erreichen. Erst dann schalte ich den Regler zu, dadurch kann ich den Regler viel genauer einstellen, und das überschwingen tritt nicht mehr auf.

Das wäre sicherlich eine alternative

Die Warenträger fahren immer wieder durch die ganze Halle und sind demnach beim nächsten heizen wieder kälter. Die Kammer an sich kühlt natürlich nicht so stark aus, da sie stark isoliert ist.

Fährst du den Handbetrieb über den SFB oder gibst du den Sollwert manuell vor??

Der SFB hat ja die Möglichkeit eines Handsollwertes oder so ähnlich

Achso bzgl. Heizzeit: Wichtig wäre ein Kompromiss Die Temperatur dürfte sicherlich 3-4° überschwingen die Heizzeit ist das im Moment entscheidende Kriterium, da die nachgeschalteten Anlagen von Dieser Zeit abhängig sind. Sie dürfen die Teile erst weiterverarbeiten wenn sie kompl. aufgeheizt sind.

Gruss
mitchih
 
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Sfb41

Hallo!
Eine Alternative wäre den FB aus (muss natürlich installiert sein) Standart PID Controll zu verwenden.
Dort gibt es die Möglichkeit der Selbstoptimierung des Reglers.
L.G.
 
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Seit S7 V5.2 wird im PID - Library auch der FB58 "TCONT_CP" mitgeliefert.

Der ist speziell für Temperaturregelungen gedacht und verfügt über
eine Selbstoptimierungsmöglichkeit sowie die von Jabba schon erwähnte
Regelzone.

Sehr nachteilig ist jedoch bei diesem FB,
das er sehr groß ist (>8k) und noch nicht als SFB in den CPU vorhanden ist,
also immer der CPU - Speicher belegt werden muss.

CU

Jürgen
IBN-Service
 
Vorteil Schwingungsverfahren gegenüber Sprungantwort?

Hallo,

ich habe jetzt hier 2 Aussagen. Ein Teil der User ist der Meinung, dass ich die Streckendaten mit diesem Verfahren ermitteln soll.

Mir ist allerdings das Sprungantwortverfahren geläufiger.

Welche Vorteile bietet das Schwingungsverfahren??

Problem: Die Regelung soll ja bewusst in Schwingung versetzt werden, da die Kammer aber sehr gut isoliert ist, kühlen die Teile kaum aus.
Eine RED um 1° dauert ca. 45 min!! Wenn ich da Schwingungen sehen will muss ich ja ne ganze Woche an der Anlage verbringen.
Eine Aufnahme der Sprungantwort wäre da vermutlich einfacher.

Habe erstmal eine kleine Vorab Lösung. Aber halt keine 100% Ich verwende den Parameter Totbandbreite des SFB. Diesen habe ich mit -2 beschaltet. Daher fährt mein Regler jetzt bei Sollwert - 2 ° schon zu. Die Soll temp. erreiche ich trotzdem aufgrund der verbleibenden Restenergie.

Leider habe ich keine Beschreibung gefunden wie sich das Totband genau ausswirkt. Wird der Wert positiv überschritten schliesst der Regler. Was ist wenn der Wert Negativ unterschritten wird?? Öffnet der Regler dann erst bei Sollwert - 2° wieder??
 
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Leider habe ich keine Beschreibung gefunden wie sich das Totband genau ausswirkt. Wird der Wert positiv überschritten schliesst der Regler. Was ist wenn der Wert Negativ unterschritten wird?? Öffnet der Regler dann erst bei Sollwert - 2° wieder??

Das Totband ist der Bereich, in dem der Regler nichts macht, solange die Differenz zwischen Sollwert und Istwert im Totbandbereich liegt.

Beispiel :
Totband=2 , SW=50 , IW=51 --> Regler ändert sich nicht
Totband=2 , SW=51 , IW=50 --> Regler ändert sich nicht
Totband=2 , SW=50 , IW=53 --> Regler arbeitet

Gruß Wilhelm
 
Hallo,

ich habe jetzt hier 2 Aussagen. Ein Teil der User ist der Meinung, dass ich die Streckendaten mit diesem Verfahren ermitteln soll.

Mir ist allerdings das Sprungantwortverfahren geläufiger.

Welche Vorteile bietet das Schwingungsverfahren??
Im Prinzip führen beide zu ähnlichen Ergebnissen, das Verfahren mit den Wendetangenten ist das modernere und wurde aus Ziegler/Nichols weiterentwickelt.

Problem: Die Regelung soll ja bewusst in Schwingung versetzt werden, da die Kammer aber sehr gut isoliert ist, kühlen die Teile kaum aus.
Eine RED um 1° dauert ca. 45 min!! Wenn ich da Schwingungen sehen will muss ich ja ne ganze Woche an der Anlage verbringen.
Eine Aufnahme der Sprungantwort wäre da vermutlich einfacher.
Das ist das problem vieler Temperaturprozesse: Aufheizen und Abkühlen dauern unterschiedliche lange, weshalb 0815-PID wie FB41 nicht ohne weitere Maßnahmen geeignet sind.

Wegen der Datenaufnahme: frag mal hier nach -> http://www.sps-forum.de/showthread.php?t=12755

Habe erstmal eine kleine Vorab Lösung. Aber halt keine 100% Ich verwende den Parameter Totbandbreite des SFB. Diesen habe ich mit -2 beschaltet. Daher fährt mein Regler jetzt bei Sollwert - 2 ° schon zu. Die Soll temp. erreiche ich trotzdem aufgrund der verbleibenden Restenergie.

Sowas nutzt man bei Prozessen mit häufigen kleinen Störungen, um die Stellglieder zu schonen und die Sache ruhiger zu machen, für Dein Problem ist das nicht geeignet.

Wovon reden wir hier eigentlich: wieviel kg Stahl müssen auf welche Temperatur gebracht werden, welchen Wärmestrom bläst der Ventilator bei einer Vorlauftemperatur von 100°C in die Kammer und welche Wärmemenge speichert der Wasser-Luft-Wärmetauscher?
 
Im Prinzip führen beide zu ähnlichen Ergebnissen, das Verfahren mit den Wendetangenten ist das modernere und wurde aus Ziegler/Nichols weiterentwickelt.


Das ist das problem vieler Temperaturprozesse: Aufheizen und Abkühlen dauern unterschiedliche lange, weshalb 0815-PID wie FB41 nicht ohne weitere Maßnahmen geeignet sind.

Wegen der Datenaufnahme: frag mal hier nach -> http://www.sps-forum.de/showthread.php?t=12755



Sowas nutzt man bei Prozessen mit häufigen kleinen Störungen, um die Stellglieder zu schonen und die Sache ruhiger zu machen, für Dein Problem ist das nicht geeignet.

Wovon reden wir hier eigentlich: wieviel kg Stahl müssen auf welche Temperatur gebracht werden, welchen Wärmestrom bläst der Ventilator bei einer Vorlauftemperatur von 100°C in die Kammer und welche Wärmemenge speichert der Wasser-Luft-Wärmetauscher?

Also wir reden hier von einem Warenträger aus Alu 15mx3mx10mm auf diesem liegen unterschiedlich große Bleche 0,4 oder 0,6 mm dick mit den Abmassen 14x2,5m je Warenträger 2 Stück

Luftvorlauf ca. 85°
Über den Energiespeicher Wärmetauscher habe ich keine Daten zur HAnd
 
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Hallo mitch,

..da die Kammer aber sehr gut isoliert ist, kühlen die Teile kaum aus.
Eine RED um 1° dauert ca. 45 min!!
Oftmals ist weniger mehr. Eine simple Zweipunktregelung könnte in deinem Fall überraschend gut funktionieren. Ich würde mal darüber nachdenken, den Wärmetauscher 100% durchströmt zu lassen, und die Temperatur durch Zu- und Abschalten des Ventilators zu regeln (1°C Hysterese).


Gruß, Onkel
 
Wie bereits angeführt, ist das Sprungantwortverfahren viel weniger zeitaufwendig. Ausserdem siehst du anhand der Zeiten bzw. deren Verhältnis, wie schwierig die Regelung überhaupt zu bewerkstelligen ist.

hth
 
Hallo kiestumpe,

bezieht sich deine Antwort auf meinen Beitrag? Somit stimmst du mir zu?

@mitch
Wie lange dauert ein Aufheizvorgang denn in der Regel?


Gruß, Onkel
 
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